铁磁范德瓦尔斯磁畴结构的环境条件量子成像

近期发现的二维范德华磁性材料,特别是铁锗碲化合物(Fe₅GeTe₂),已从基础研究和潜在应用两个层面引发了广泛关注。核心科学问题涉及该材料的磁畴结构、随样品厚度和外场变化的磁相变温度,及其在磁存储器与逻辑器件集成中的影响。本研究利用基于氮空位色心的量子磁显微镜技术,实现了对Fe₅GeTe₂磁化强度的亚微米级空间分辨成像,系统揭示了其随温度、磁场和厚度的演变规律。通过空间分辨的磁化方差与互相关分析,该团队发现虽然相变温度存在显著分布,但在厚度低至15纳米时仍未呈现明确厚度依赖性。研究还首次在光学与磁学图像中观测到条纹特征,归因于晶体合成过程中构成元素的调制及后续氧化作用。结果表明,该材料的磁各向异性对其磁特性影响有限,使得Fe₅GeTe₂的磁相变在15纳米厚度范围内基本保持稳定。这些发现对基于二维范德华磁性材料设计未来自旋电子器件、磁存储器和逻辑电路具有重要意义。

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